一種水準式水下探測定位方法技術

本發明專利技術屬于水下搜索定位技術領域，涉及一種水準式水下探測定位方法，具體包括設備安裝、水下搜索、水下測距、角度測量和水下定位等步驟，其通過距離測量模塊和角度測量模塊的配合以獲取待測結構物或測點的距離參數和角度參數，從而準確實現定位探測；不僅能夠適用于水下大范圍內的物體、結構搜尋，而且對搜尋到的結構物或測點進行距離和角度的定位，準確度、精度較高的同時操作簡便、成本節約；其探測工藝簡單，原理可靠，所用裝置結構簡單，移動方便，測定效果好，測定效率高，應用環境友好。

【技術實現步驟摘要】

：本專利技術屬于水下搜索定位
，具體涉及一種水準式水下探測定位方法，利用包括水準器在內的距離和角度測量儀器綜合配合，實現對水下物體或結構的搜索定位。
技術介紹
：水下探測搜索技術是海洋觀測技術的重要內容，也是海洋立體監測網的組成部分，其主要用于水聲技術、水下電視和照相技術、潛水器和水下機器人技術等。目前潛水員在水下搜索探測、定位所采用的方法中，一方面是直接采取人工目視的方法進行搜索，并借用鋼尺、皮尺等輔助設備進行定位，此種方法由于采用人眼識別因此能見度和準確度都存在局限性，特別是在污濁的水質環境下更是難以進行搜索；另一方面則采用水下視頻器、潛水器、水下機器人等大中型高端設備，此類設備不僅結構復雜、體積龐大、成本高昂，而且均存在難以測量角度的技術難題，例如現有技術中的中國專利ZL201520304882.0公開的一種水下探測裝置，中國專利ZL201410193989.2公開的一種水下探測器，中國專利ZL201510447965.X公開的一種擺動式水下探測裝置及其顯示方法，中國專利ZL201520215267.2公開的一種用于淺水探測的同步探測裝置等，雖然解決了可直觀查看水下情況、提高探測準確度等技術問題，但均無法實現對目標物的角度測量和確定；因此本專利技術研究設計一種用于水下搜索定位的探測方法，能夠在污濁的水質環境下實現對物體的搜索探測，并根據距離和角度的測量計算實現準確定位。
技術實現思路
：本專利技術的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種水準式水下探測定位方法，解決了目前各類水下探測設備不能實現角度測量計算的技術難題。為了實現上述目的，本專利技術涉及的水準式水下探測定位方法在水下探測定位裝置中實現，其具體工藝包括以下步驟：(1)設備安裝：分別檢查安裝水下探測定位裝置的水上部分和水下部分，由潛水員將水下部分帶入待測水域中并將底盤固定安裝在水中固定物上，再分別對距離測量模塊和角度測量模塊中的儀器進行安裝、調平和旋轉預處理，完成設備的調整與安裝。(2)水下搜索：潛水員通過操縱Ⅰ號支架旋轉以控制換能器進行搜索，工作人員實時查看顯示屏進行判斷，當顯示屏所顯示的數值突然變大或變小時，工作人員通知潛水員固定換能器的位置，然后讀取方位的角度參數并結合顯示屏上的距離參數計算出待測結構物或測點的坐標值，通過對計算出的坐標值與理論坐標值相比較以判斷是否為被搜索的待測結構物或測點；(3)水下測距：潛水員將水下探測定位裝置的水下部分中換能器對準待測結構物或測點，工作人員通過觀看顯示屏實時向潛水員發出相應指令使其在水下輕微調整換能器，當顯示屏的數值穩定在一個最小值時，該最小值為待測結構物或測點的距離參數；(4)角度測量：潛水員通過調整圓水準器中的氣泡居中實現對水平刻度盤的調平，同時通過南北方向指針、位置鎖定裝置和微傾螺旋進行輔助測量，然后采用水平刻度盤讀取與正北方向的夾角、采用傾角儀讀取與水平方向的夾角，以完成角度測量得到角度參數；(5)水下定位：根據步驟(2)中測定的坐標值得出是否為待測結構物或測點，根據步驟(3)中測定的距離參數和步驟(4)中測定的角度參數，再結合水下探測定位裝置自身的底盤的坐標值，按照常規的基礎數學運算方法得出待測結構物或測點的準確位置，實現水下待測結構物或測點的探測定位。進一步的，所述步驟(2)中換能器發射的超聲波頻率為200-2000kHz；步驟(3)中測距誤差為±1cm±0.1％；步驟(4)中測角誤差為：方位角水平精度0.05度，仰俯精度0.005度。本專利技術涉及的水下探測定位裝置按功能分為水上部分和水下部分兩部分，水上部分為顯示模塊，水下部分包括距離測量模塊、角度測量模塊和支撐模塊，距離測量模塊和角度測量模塊通過支撐模塊連接固定，顯示模塊通過電纜分別與距離測量模塊和角度測量模塊連接；所述距離測量模塊主體結構為換能器，其采用單波束超聲波測量方法，利用換能器發射單波束超聲波至遠方，并接收經待測結構物或測點反射回來的超聲波，通過計算超聲波的傳播時間和傳播速度得出待測結構物或測點的距離；所述角度測量模塊主體結構包括傾角儀、水平刻度盤、圓水準器、南北方向指針和位置鎖定裝置，傾角儀通過支撐模塊中Ⅰ號支架安置于南北方向指針的中央上方，水平刻度盤通過支撐模塊中Ⅱ號支架安置于南北方向指針的下方，水平刻度盤上設置有圓水準器用于調平，位置鎖定裝置用于鎖定調平后的傾角儀和水平刻度盤的位置，通過讀取水平刻度盤與南北方向指針正北方向的夾角，以及傾角儀與水平方向的夾角得出待測結構物或測點的角度；所述顯示模塊主體結構為設置在陸地上的顯示屏，其通過電纜與換能器和傾角儀電連接，能夠顯示換能器發射出的超聲波經待測結構物或測點反射回來的路徑最小值以及傾角儀與水平方向的夾角讀數；所述支撐模塊主體結構包括Ⅰ號支架、Ⅱ號支架、微傾螺旋和底盤，底盤上設置有三個固定結構的Ⅱ號支架，底盤中央的Ⅱ號支架自下而上依次套接有水平刻度盤和南北方向指針，水平刻度盤通過底盤左右兩邊的Ⅱ號支架依托，每個Ⅱ號支架上設置有微傾螺旋用于調平，底盤中央的Ⅱ號支架頂端安裝有可旋轉調節結構的Ⅰ號支架，用于支撐連接換能器和傾角儀。本專利技術與現有技術相比，解決了在水渾、光線暗的條件下水下搜尋、定位的難題，通過距離測量模塊和角度測量模塊的配合以獲取待測結構物或測點的距離參數和角度參數，從而準確實現定位探測；不僅能夠適用于水下大范圍內的物體、結構搜尋，而且對搜尋到的結構物或測點進行距離和角度的定位，準確度、精度較高的同時操作簡便、成本節約；其探測工藝簡單，原理可靠，所用裝置結構簡單，移動方便，測定效果好，測定效率高，應用環境友好。附圖說明：圖1為本專利技術涉及的水準式水下探測定位方法的流程示意圖。圖2為本專利技術中涉及的水下探測定位裝置的主體結構原理示意圖。圖3為本專利技術中涉及的水下探測定位裝置的水下部分的主體結構原理示意圖。具體實施方式：下面結合附圖并通過實施例對本專利技術做進一步詳細說明，但本發明并不限于以下實施方式。實施例1：本實施例涉及的水準式水下探測定位方法在水下探測定位裝置中實現，其具體工藝包括以下步驟：(1)設備安裝：分別檢查安裝水下探測定位裝置的水上部分和水下部分，由潛水員將水下部分帶入待測水域中并將底盤11固定安裝在水中固定物上，再分別對距離測量模塊和角度測量模塊中的儀器進行安裝、調本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水準式水下探測定位方法，其特征在于具體工藝包括以下步驟：(1)設備安裝：分別檢查安裝水下探測定位裝置的水上部分和水下部分，由潛水員將水下部分帶入待測水域中并將底盤固定安裝在水中固定物上，再分別對距離測量模塊和角度測量模塊中的儀器進行安裝、調平和旋轉預處理，完成設備的調整與安裝。(2)水下搜索：潛水員通過操縱Ⅰ號支架旋轉以控制換能器進行搜索，工作人員實時查看顯示屏進行判斷，當顯示屏所顯示的數值突然變大或變小時，工作人員通知潛水員固定換能器的位置，然后讀取方位的角度參數并結合顯示屏上的距離參數計算出待測結構物或測點的坐標值，通過對計算出的坐標值與理論坐標值相比較以判斷是否為被搜索的待測結構物或測點；(3)水下測距：潛水員將水下探測定位裝置的水下部分中換能器對準待測結構物或測點，工作人員通過觀看顯示屏實時向潛水員發出相應指令使其在水下輕微調整換能器，當顯示屏的數值穩定在一個最小值時，該最小值為待測結構物或測點的距離參數；(4)角度測量：潛水員通過調整圓水準器中的氣泡居中實現對水平刻度盤的調平，同時通過南北方向指針、位置鎖定裝置和微傾螺旋進行輔助測量，然后采用水平刻度盤讀取與正北方向的夾角、采用傾角儀讀取與水平方向的夾角，以完成角度測量得到角度參數；(5)水下定位：根據步驟(2)中測定的坐標值得出是否為待測結構物或測點，根據步驟(3)中測定的距離參數和步驟(4)中測定的角度參數，再結合水下探測定位裝置自身的底盤的坐標值，按照常規的基礎數學運算方法得出待測結構物或測點的準確位置，實現水下待測結構物或測點的探測定位。...

【技術特征摘要】
1.一種水準式水下探測定位方法，其特征在于具體工藝包括以
下步驟：
(1)設備安裝：分別檢查安裝水下探測定位裝置的水上部分和
水下部分，由潛水員將水下部分帶入待測水域中并將底盤固定安裝在
水中固定物上，再分別對距離測量模塊和角度測量模塊中的儀器進行
安裝、調平和旋轉預處理，完成設備的調整與安裝。
(2)水下搜索：潛水員通過操縱Ⅰ號支架旋轉以控制換能器進
行搜索，工作人員實時查看顯示屏進行判斷，當顯示屏所顯示的數值
突然變大或變小時，工作人員通知潛水員固定換能器的位置，然后讀
取方位的角度參數并結合顯示屏上的距離參數計算出待測結構物或
測點的坐標值，通過對計算出的坐標值與理論坐標值相比較以判斷是
否為被搜索的待測結構物或測點；
(3)水下測距：潛水員將水下探測定位裝置的水下部分中換能
器對準待測結構物或測點，工作人員通過觀看顯示屏實時向潛水員發
出相應指令使其在水下輕微調整換能器，當顯示屏的數值穩定在一個
最小值時，該最小值為待測結構物或測點的距離參數；
(4)角度測量：潛水員通過調整圓水準器中的氣泡居中實現對
水平刻度盤的調平，同時通過南北方向指針、位置鎖定裝置和微傾螺
旋進行輔助測量，然后采用水平刻度盤讀取與正北方向的夾角、采用
傾角儀讀取與水平方向的夾角，以完成角度測量得到角度參數；
(5)水下定位：根據步驟(2)中測定的坐標值得出是否為待測
結構物或測點，根據步驟(3)中測定的距離參數和步驟(4)中測定
的角度參數，再結合水下探測定位裝置自身的底盤的坐標值，按照常
規的基礎數學運算方法得出待測結構物或測點的準確位置，實現水下
待測結構物或測點的探測定位。
2.根據權利要求1所述的水準式水下探測定位方法，其特征在
于步驟(2)中換能器發射的超聲波頻率為200-2000kHz；步驟(3)
中測距誤差為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：于希萌，蔡冬，馬文靜，韓晨，邱悅，王曉琳，
申請(專利權)人：青島海澄知識產權事務有限公司，
類型：發明
國別省市：山東;37